張曉宇
(合肥工大工程試驗(yàn)檢測有限責(zé)任公司,安徽 合肥 230000)
在樁基工程中,樁基成孔施工效果的質(zhì)量將直接影響樁的穩(wěn)定與質(zhì)量,樁基成孔必須符合國家安全生產(chǎn)要求標(biāo)準(zhǔn),否則會大大降低樁基的承載力和支撐力。一旦樁基成孔效果不好,將會造成樁基上部承載力過大,下部承載力過小,從而易造成樁基坍塌等問題出現(xiàn)。在樁基檢測過程中,必須對樁基的成孔直徑、成孔深度、成孔位置以及成孔垂直度進(jìn)行詳細(xì)檢測,以確保樁的整體質(zhì)量[1]。
在巖土工程中常見的檢測樁基承載力的方法主要分為高應(yīng)變動測法和靜載荷檢測法。高應(yīng)變動測法主要是通過工業(yè)重錘大力樁基樁頂,重錘產(chǎn)生的沖擊力會使樁身發(fā)生塑性形變,通過檢測形變的速度和幅度,并繪制形變曲線來判斷樁基承載力的相關(guān)數(shù)據(jù)。靜荷載檢測法主要是通過檢測樁基的靜荷載來測試其承載力強(qiáng)度,此種檢測方法在樁基檢測工作中較為常見,其檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)性和客觀性較高[2]。
在巖土工程中,常見的樁基完整性檢測方法分為聲波透射法和低應(yīng)變動測法。聲波透射法主要是向混凝土中發(fā)射超聲波,根據(jù)超聲波在混凝土中波長及波形的具體變化情況來進(jìn)行分析和判斷,其主要聲學(xué)參數(shù)包括超聲波的頻率、振幅和速度等,通過此類數(shù)據(jù)的數(shù)值變化來判斷樁基在混凝土中是否存在蜂窩、斷層和夾砂等現(xiàn)象。低應(yīng)變動測法主要是向樁頂施加一個能引起樁身振動的激振力量,通過專業(yè)測量儀器對樁身振幅和變形程度進(jìn)行記錄,并將測得數(shù)據(jù)帶入波動理論中,以判斷樁基是否完整[3]。
在選擇樁基檢測方法時,要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和實(shí)際需要選擇合適的樁基檢測方法。例如:某工程樁基在設(shè)定時分為甲、乙兩級樁,在針對其檢測時可以選擇低應(yīng)變動測法和聲波透射法兩種檢測方法混合進(jìn)行檢測。在檢測時需要保證灌注樁的混凝土強(qiáng)度達(dá)到15MPa。在采用鉆芯法進(jìn)行檢測時,必須保證混凝土的強(qiáng)度是時間符合生產(chǎn)安全要求標(biāo)準(zhǔn),且樁端數(shù)量不能低于10%。
由于鉆芯檢測法具有科學(xué)、直觀、實(shí)用等特點(diǎn),在混凝土灌注樁檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)可測試樁長、樁身混凝土抗壓強(qiáng)度等。在檢測時,直徑小于1.2m 的樁可在1~2 個鉆孔。一般采用混凝土心樣抗壓檢測,即兩套樁長不得超過10m,四套樁長10~30m,每組樁數(shù)相同。根據(jù)設(shè)計要求,分析了樁側(cè)支撐的巖土特性。在特殊鉆孔作業(yè)時,需要采用高速水力鉆壓,需要泵,節(jié)流管,卡簧等工具。在鉆井作業(yè)中,施工單位通常選用XY-2b 鉆機(jī),該鉆機(jī)振動小,工人能很好的控制,采用徑向井眼,即不超過0.1mm。通過對鉆頭粒度及胎體硬度的對比,得出鉆頭外徑110mm,內(nèi)徑87mm。根據(jù)樁身沉渣厚度、持力層巖土特性是否符合設(shè)計指標(biāo),滿足設(shè)計要求,則通過檢測。
低應(yīng)變動測法是我國工程建設(shè)中常用的樁基測試技術(shù)。該方法的基本思想是利用低能激振法對樁頂進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析,測量樁身速度時程曲線,并利用頻域波動法有效地判斷樁身的穩(wěn)定性。通過測試樁頂部的流場、流場和流場,分析樁的波動性和頻域特性,評價樁的整體穩(wěn)定性。樁-土相互作用是影響樁-土體系綜合性能的重要因素。通過分析,可以根據(jù)樁身的動態(tài)特性判斷樁身各種缺陷和部位,從而檢驗(yàn)樁身質(zhì)量。該方法操作簡單,檢測范圍廣,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但是,由于難以辨識出樁身的波形特征,導(dǎo)致難以量化判別。同時,由于不同類型的樁類失效往往難以識別,因此需要大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及其他檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。
聲波傳輸技術(shù)是利用聲波傳輸原理對樁體內(nèi)介質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行檢測的一種方法。具體來說,在樁基礎(chǔ)澆筑前,應(yīng)先在鋼筋籠內(nèi)安裝聲測管,確保澆筑時達(dá)到檢驗(yàn)要求。在檢測期間,超聲波檢測器(發(fā)射與接收傳感器)從樁底至上縱軸線同步向上提起。在提升過程中,應(yīng)檢測傳感器深度和高度,保證測量波形穩(wěn)定,提升速率不得超過0.5m/s。在施工過程中,不同的混凝土在檢測過程中會產(chǎn)生不同的聲學(xué)信號和時程,從而能夠讀出第一波的聲速和振幅。利用超聲波技術(shù)分析了不同斷面的聲學(xué)特性,分析了不同斷面的聲學(xué)特性。它具有全面的檢測、操作方便等特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是在探測過程中存在反射、投射等問題,使得探測結(jié)果存在較大不確定性,因此需要分析各種探測方法和數(shù)據(jù),以便做出準(zhǔn)確判斷。
靜載荷檢測法是根據(jù)樁身實(shí)際應(yīng)力狀況,按樁頭分層進(jìn)行荷載分級,然后根據(jù)樁頂變形和判別標(biāo)準(zhǔn)確定樁的承載能力。該方法是單樁承載力測試中最安全的一種方法,當(dāng)其他方法的結(jié)果不一致時,可以采用此方法進(jìn)行仲裁。它具有測量精度高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)是時間長,成本高,檢測次數(shù)少,代表性低,施工難度大。在施工過程中,通常采用靜載荷測試法對樁承載力和樁承載力進(jìn)行測試。目前常用的靜載荷檢測法方法主要有單樁豎向檢測、單樁水平檢測、單樁縱向抗拔檢測、單樁縱向抗拔檢測、單樁縱向抗拔檢測、單樁縱向抗拔檢測。靜載荷檢測法最大的特點(diǎn)就是其應(yīng)力狀態(tài)與實(shí)際樁的實(shí)際情況相一致。靜載荷檢測法僅限于對工程樁承載能力的檢測,無法進(jìn)行破壞檢測。該方法精度高,相對誤差小于8%。樁基的應(yīng)力、應(yīng)變、反力檢測、反力檢測、反力檢測、樁側(cè)土抗滑移、樁側(cè)土阻、樁橫斷面變形等檢測。
本文以某高層住宅建筑樁基檢測為例,根據(jù)施工圖紙及施工合同要求,認(rèn)真調(diào)查現(xiàn)場地質(zhì)條件,根據(jù)施工圖紙及合同要求,根據(jù)施工圖紙及施工合同要求,確定樁基質(zhì)量。該工程共103 個樁基,全部為嵌巖樁,樁端持力層為中風(fēng)化閃長巖或風(fēng)化灰?guī)r,樁均為810mm。嵌巖樁中,樁端應(yīng)埋入中風(fēng)化閃長巖或風(fēng)化灰?guī)r2 倍以上的樁徑,并嚴(yán)格遵守設(shè)計規(guī)范,保證樁底渣厚不得超過52mm。巖土工程樁基檢測應(yīng)明確測試目的、認(rèn)識測試方法的適用范圍、掌握成樁技術(shù)等,綜合選擇各種測試方法。通過補(bǔ)充和確認(rèn)兩種以上的檢測方法,可以使測試結(jié)果更加準(zhǔn)確。本項(xiàng)目采用四種不同樁基檢測方法評價樁基施工質(zhì)量。
本項(xiàng)目采用JNC-2 型泥沙分析儀、JJC-2A 型孔徑測量儀、鉆機(jī)機(jī)械車、深度檢測儀等設(shè)備。檢測內(nèi)容包括孔洞深度、孔徑、沉渣厚度、坡度等。經(jīng)過仔細(xì)測試,得出以下4 點(diǎn):①鉆孔深度測量。結(jié)果表明:試件鉆孔深度為 11.87 ~12.78mm,實(shí)測鉆孔深度為 11.47 ~12.98mm,且全部探測深度大于預(yù)先確定的深度。②測量光圈。該工程最小孔徑從478.13~498.35mm 不等,最大直徑在548~633mm 之間,最小直徑為510mm。③測量垂直度。實(shí)測結(jié)果表明,各樁基的豎直度在0.57%~0.89%之間,各樁基的受力系數(shù)均小于1%。④對沉淀物厚度進(jìn)行測量。該工程鉆孔底部的沉積物厚度為87~110mm,所有樁身直徑小于155mm。經(jīng)測試,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到工程技術(shù)規(guī)范要求。
僅對開挖后的單樁進(jìn)行豎向抗壓靜載荷檢測。檢測期間應(yīng)加強(qiáng)橋墩基礎(chǔ),確保周邊場地及樁端平整。若采用聲波穿透法探測樁基時,應(yīng)先清洗樁基,確保樁底暢通。如果管道中間有堵塞,應(yīng)立即清理,并注入清水。采用低應(yīng)變法時,應(yīng)先打磨樁面,再將樁尖削至設(shè)計樁標(biāo)高,以保證樁頭無積水、無污漬。如果采用鉆孔取心法探測樁基,則必須在開挖前保證通水通電,并在場地開放處設(shè)置取心器。
根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106—2014)的具體規(guī)定,本項(xiàng)目進(jìn)行了5 根試樁的靜載荷檢測。主要設(shè)備為RS-JYB 系列靜態(tài)載荷測試方法,包括控制箱,位移傳感器,繼電器,千斤頂,主機(jī)等。具體檢測步驟為:采用錨樁反作用力、平衡荷載,將千斤頂置于檢測樁頂端,再放置主梁、次梁,使次梁與錨樁連接。其中,樁基的加載方式主要是快速保持荷載,然后逐級加載,每次加載間隔2.5h,15~20min 內(nèi)讀出相應(yīng)數(shù)據(jù)。在檢測過程中,如果載荷發(fā)生故障,應(yīng)立即停止載荷。檢測結(jié)果表明:5 根試樁最大承載能力為3500kN,最大級差為0,單樁承載能力達(dá)到設(shè)計指標(biāo),并與檢測結(jié)果相吻合。
根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106—2014)的具體規(guī)定,本項(xiàng)目進(jìn)行了15 根基礎(chǔ)樁的高應(yīng)變動態(tài)檢測。主要測試設(shè)備為FEI-C3 型動態(tài)測試分析系統(tǒng),包括12 位A/D 轉(zhuǎn)換器、力傳感器、486/40 微型計算機(jī)、加速傳感器等。檢測方法為:在基樁側(cè)設(shè)置兩個加速度傳感器和兩個應(yīng)變傳感器。采用FEI-C3 型動態(tài)測量分析系統(tǒng),通過敲擊樁頭,將沖擊過程中的加速度、力信號進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換,再由微機(jī)傳輸至微機(jī),經(jīng)計算機(jī)處理后存儲于磁盤中。然后將記錄在磁盤上的數(shù)據(jù)播放出來,再用相應(yīng)軟件擬合數(shù)據(jù),最終得到單樁最大垂直承載能力。檢測結(jié)果表明,15 根樁基最大垂直承載力為2435~2657kN,平均水平為2312kN,滿足設(shè)計要求。
根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106—2014)有關(guān)要求,一般采用低應(yīng)變檢測法對樁身缺陷部位及程度進(jìn)行判定,并根據(jù)檢測結(jié)果對其進(jìn)行分類。本項(xiàng)目選擇45 根樁作為低應(yīng)變動態(tài)檢測,測試設(shè)備主要為FDP204PDA 型動測分析系統(tǒng),結(jié)合力桿和加速度傳感器。測試程序?yàn)椋涸跇额^放置加速度傳感器,通過敲擊產(chǎn)生加速度信號,由FDP204PDA 動態(tài)測量分析系統(tǒng)檢測并轉(zhuǎn)化為加速度信號。測量波形由計算機(jī)處理,然后在每個樁基上設(shè)置采集點(diǎn),每點(diǎn)主要采集5~6 個信號。然后在時間域處理數(shù)據(jù),分析各個位置的反射信號,得到各樁的整體狀態(tài)。通過對45 個樁位的測試分析,發(fā)現(xiàn)42 個樁位達(dá)到設(shè)計指標(biāo),2 個樁位未達(dá)到設(shè)計要求,需根據(jù)實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整。
由于儀器條件不成熟,檢測時間過長,檢測精度不高,造成檢測誤差較大,嚴(yán)重影響工程順利進(jìn)行?,F(xiàn)有各種檢測技術(shù)要求檢測儀器自身性能要求較高,以滿足不同檢測要求。但由于國內(nèi)現(xiàn)有檢測儀器的具體現(xiàn)狀,還沒有形成一套完整的技術(shù)體系,必須采用引進(jìn)的方法,而中小檢測機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力還不夠雄厚,因此往往需要從國外采購一些價格昂貴的儀器。
由于許多施工企業(yè)檢測技術(shù)水平較低,導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)和檢測參數(shù)不準(zhǔn)確,從而影響檢測精度。現(xiàn)有的許多測試機(jī)構(gòu)由于自身硬件條件的限制,往往只能根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行測試,這些問題往往導(dǎo)致計算結(jié)果與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn),從而對工程建設(shè)造成不利影響,對巖土界的發(fā)展產(chǎn)生不利影響。
目前,在巖土工程樁基檢測中,有些施工單位出于方便,雖然按規(guī)定進(jìn)行了檢測,但檢測內(nèi)容不盡相同,造成檢測工作不到位。但由于外部施工及周邊環(huán)境條件的影響,測量結(jié)果存在較大偏差。
目前,樁基檢測方法多種多樣,如何選擇合適的檢測手段使其更好地發(fā)揮作用成為關(guān)鍵。這項(xiàng)工作要求檢測人員遵守所有從實(shí)踐的基本原則,準(zhǔn)備好測試樁基后,再根據(jù)現(xiàn)場面積和周邊情況確定其他測試方法。通常,樁身檢測應(yīng)采用兩種以上的檢測方法或多種方法,以提高檢測精度,為以后的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
利用激振原理對樁基上部施加側(cè)向撞擊力,通過對樁基礎(chǔ)靜、動載荷的分析與分析,確定樁的整體穩(wěn)定性。但由于其在土體中承受較大的動力載荷和壓力,其應(yīng)用范圍較廣。
在樁基工程檢測工作中,樁基工程的建設(shè)是以樁的基本原理為依據(jù),以樁基工程與檢測有關(guān)的各種學(xué)科的綜合操作技術(shù)為基礎(chǔ),運(yùn)用專門的檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行高層次的新工作。在工程監(jiān)理中,檢驗(yàn)工作既是工程技術(shù)的一個關(guān)鍵,也是工程監(jiān)理與工程質(zhì)量的保證,是工程竣工后的關(guān)鍵。同時,我們還可以充分的使用本地的原料,推動新技術(shù)、新技術(shù)的普及。樁基檢測是建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建設(shè)的重要保證,是節(jié)約建設(shè)投資、強(qiáng)化社會信用的有效手段。